7.海浪、海流和海冰

波浪要素
波浪要素
波峰：波面的最高点； 波谷：波面的最低点； 波高H：相邻的波峰与波谷间的垂直距离； 波长λ ：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米； 波陡δ ：波高与波长之比，它是表示波形陡峭的量； 波幅a：波高的一半称为波幅； 周期 T ：两相邻的波峰（或波谷）相继通过一固定点所需时间， 单位为秒； 波速 c ：波形传播的速度，即波峰（或波谷）在单位时间内的水 平位移； 波峰线：沿垂直于波浪传播方向通过波峰的线叫波峰线； 波向线：垂直于波峰线的线叫波向线； 波长、波速、周期三者关系：
风浪成长主要与风速、风区和风时有关。另外还受水深
及海域特征等因素影响。
涌 浪
(Swell)
涌浪: 涌浪是指风浪离开风区后传到远处，或 风区里的风停息后所遗留下的波浪。

涌浪又称长波，其波形规则，波面光滑，波速 较快，波长和周期较大，波陡小。 波速公式： C =1.5T 涌浪传播过程中,在波高衰减的同时，波长和 周期增大,波速加快,比风暴的移速快很多,可 以作风暴来临的先兆，亦称先行波。
风 浪
(Wind Wave)
风浪： 由风直接作用引起的水面波动，称为风浪。风浪特 征，周期较短，波面不规则，波长短。波向与风向一致， 波高取决于风力、风区、风时。 风浪成长与风速，风时和风区的关系:
风速：一般风速越大产生的风浪也越大。这只适用于风时
和风区不受限制时。
风时：同一方向的风连续作用的时间。一般对水面持续作
用的时间越长，海水所获得的动能越大，风浪也越大。
风区：指风在海上吹过的距离。风区的大小对风浪的成长
起着不可忽视的作用，若风区的长度不够，风浪也不能充 分发展。
风浪的三种状态
过渡状态：风吹到大洋
上，风浪随着时间的增
长而增大。风浪的成长
取决于风时长短。
定常状态：指恒定的风
长时间吹在有限的水域
上，使海面各点的风浪 要素趋于稳定。
第四章 海浪、海流和海冰
第一节 海浪（Sea Wave)
海浪是海水运动的重要形式之一，对船舶航行
有极大的影响。大的海浪造成航速下降，舵效
降低，甚至停止不前；在狂涛巨浪中还会出现
“中垂”或“中拱”使船体结构变形，严重时
造成船体断裂，导致重大海难事故。
1980年12月，日本野岛崎东800海里处，一艘日本3万吨油 轮西航回国途中，遇9级大风，8米高浪，将船首1/3处切断 沉没。 1986年6月，广远的5000吨级货轮“德堡”号因主机故障， 在印度洋大风浪中沉没。35人仅存2人。
风浪充分成长状态：
风速越大，风时越长，风浪就越发展。但风浪的发展不 是无限的，当波陡接近1/7时，波浪开始破碎。这是因为 风传给风浪的能量，一部分用于增大波高，一部分消耗 于涡动引起的摩擦，当风传给风浪的能量与涡动摩擦消
耗的能量相平衡时，风浪不再继续增大，即风浪达到极
限状态，这种状态称为风浪充分成长。海上实际风浪的 最大高度估计可能达到25m左右.
流波效应: 波浪与海流成一定角度时，海流会影响波浪的 波高、波速和传播方向等。当波浪与海流相向或接近于相向 时，波高会增大20～30%（流速为2～3kn，风速为10～ 15m/s）。如黑潮流域上冬季风形成的波浪常增大。
水气温差: 在风速相等的情况下，气温低于海温时的波高 比海气温度相等时的大。据统计，气温比海温每低1 ℃ ， 波高增大约5%。如气温比海温每低10 ℃ ，波高增大约50%。 在冬季西北太平洋中高纬海域，强盛的锋面气旋，气温低于 海温，加之流波效应，有时出现比预料高2-3倍的异常大浪， 是海事多发的海域，有“魔鬼海域”之称。
用波浪预报图时应注意。
浅水波和深水波
浅水波：波长远大于海深的波，浅水波的波长至少是
水深的20倍（ /h 20 ）。
c gh

波速取决水深，水越深，波速越大，与波长和周期无关。
深水波：波长远小于海深的波，深水波的波长不超过
水深的4倍（ /h 4）。
C 1.5T

cT
Hale Waihona Puke Baidu
波浪的分类（按成因分类）
风浪：由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。 涌浪：风浪离开风区传至远处或者风区中风停息后所留下来的 波浪，称为涌浪。 近岸浪：风浪或涌浪传至浅水或近岸区后，因受地形影响将发 生一系列变化，称近岸浪。 风暴潮(Storm Surge)：由于气象原因，如台风，强风暴等引起 的海面异常升高现象称风暴潮，亦称风暴海啸。 海啸(Tsunami)：由于海底或海岸附近发生的地震或火山爆发所 形成的波动。亦称海啸。 内波(Internal Wave)：不同密度的水层界面处而产生的波动。 潮汐波(Tidal Wave)：由于天体引潮力作用所产生的波动。
1994年6月，“阿波罗”轮在南非西南海域遇巨浪沉没，36 名船员全部遇难。 1999年11月24日“大舜”在大风浪中翻沉282人丧生。 2004年12月印度洋大海啸,巨浪夺走了十几万人的生命和无 数的财产,使数十万人无家可归。 2007年10月28日强冷空气引起的大风狂浪导致“申海1号” 货轮在大连蛇岛附近海域沉没16名船员失踪。一艘朝鲜籍 货轮在烟台至威海海域间翻沉，25人18人获救，7人失踪。

近岸浪
(Coastal Wave)
近岸浪：当波浪传到沿岸
浅水区，波长变短，波高增
大，水质点运动的速度不等， 在波谷处，由于水浅，水质
点受海底摩擦影响，其速度
慢于波峰处水质点的速度， 使波峰超过波谷，波形前侧
变得陡峭突出，后侧变得平
缓，从而使波浪发生倒卷和 破碎。
流波效应和水气温差对波浪的影响
有效波高(H1/3)
平均波高：Hp=（H1+H2+H3+„Hn）/n，其中n为观测到
的波的总个数，H1，H2，...Hn为各实测波的波高。
有效波高H1/3：是波浪预报的一个重要指标。将观测到 的波高按大小排列起来，取1/3最大波高的平均值，称 为有效波高,以符号H1/3表示。同样可定义出H1/10， H1/100，H1/1000等统计波高。 H:0.63 若H1/3：1， H1/10 ：1.27, H1/100 :1.61, H1/1000 :1.94 在1000个连续波中有一个波的波高接近H1/3的2倍。应